申请日20200323
公开(公告)日20200626
IPC分类号C02F3/28; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，包括向生物滤柱反应器内泵入具有一定厌氧氨氧化活性的絮状污泥和NH4+‑N与NO2‑‑N质量浓度比的合成废水，静置;在较低负荷下启动生物滤柱厌氧氨氧化反应器，随着接种污泥的适应和驯化，当总氮去除率大于80%时，即为启动完成，随后在此负荷下继续运行达到稳定;再在保持进水NH4+‑N与NO2‑‑N浓度相对较低且稳定的条件下，通过逐步缩短水力停留时间的方式，不断提高反应器的氮负荷，有利于反应器中形成颗粒污泥及较厚的生物膜，使生物滤柱厌氧氨氧化反应器在处理低浓度含氮废水时对氮负荷具有较强的抗冲击能力且具有稳定的高脱氮效能。
权利要求书
1.一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在生物滤柱反应器内接种具有一定活性的厌氧氨氧化絮状污泥，泵入NH4+-N和NO2--N总浓度为50-110mg/L的含氮模拟废水，控制含氮模拟废水中NO2--N与NH4+-N浓度比值为(1～1.32):1，在一定温度下静置36-72h;
步骤二：在低负荷下启动厌氧氨氧化反应器，连续泵入含氮模拟废水，控制含氮模拟废水中NO2--N与NH4+-N浓度比值在(1～1.32):1，水力停留时间为8-12h，当总氮去除率大于80%时，启动完成;
步骤三：随后在此负荷下继续运行，在总氮去除率大于85%的条件下稳定运行1-2个月;
步骤四：继续连续泵入含氮模拟废水，保持启动温度、进水NH4+-N与NO2--N浓度稳定的条件下，生物滤柱反应器向上连续流，并逐级缩短反应器的水力停留时间，在高氮负荷下，总氮去除率仍能稳定达到85%以上，反应器内形成了颗粒污泥和挂在其中的有机悬浮填料上超过1.0mm厚的生物膜，即完成了快滤式厌氧氨氧化反应器中高效厌氧氨氧化菌的培养。
2.根据权利要求1所述的处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，所述含氮模拟废水包括氨氮、亚硝氮、常量元素和微量元素，所述氨氮以铵盐添加、亚硝氮以亚硝酸盐添加。
3.根据权利要求2所述的处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，所述常量元素含有如下质量比的原料：
K2HPO4·2H2O 0.01g/L、CaCl2·2H2O 0.014g/L、MgSO4·7H2O 0.30g/L、KHCO30.40g/L。
4.根据权利要求2所述的处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，所述微量元素包括在1L模拟废水中分别添加1mL微量元素I和1mL微量元素II;
微量元素I溶液：EDTA 5g/L、FeSO4·7H2O 5g/L;
微量元素II溶液：EDTA-2Na 15g/L、CuSO4·5H2O 0.25g/L、ZnSO4·7H2O 0.43g/L、NaMoO4·2H2O 0.22g/L、MnCl2·4H2O 0.99g/L、NiCl2·6H2O 0.19g/L、CoCl2·6H2O 0.24g/L、Na2SeO4·10H2O 0.21g/L、H3BO3 0.014g/L。
5.根据权利要求1所述的处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，在28-32℃温度下静置36-72h。
6.根据权利要求1所述的处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，所述步骤四中，逐步缩短反应器的水力停留时间，从8-12h按一定梯度逐步缩短至16min。
7.根据权利要求1所述的处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，步骤四中，生物滤柱反应器的向上连续流上升流速为0.05～1.80m/h。
8.根据权利要求1所述的处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，其特征在于，步骤四中，逐级缩短反应器的水力停留时间，最终在氮负荷为4.86kgN/m3·d时，总氮去除率稳定达到85%以上，出水总氮稳定在15mg/L以下。
9.一种权利要求1-8任一项所述方法的反应器，其特征在于，生物滤柱反应器的高径比为6～10，其中填充轻质有机悬浮填料填充比为100%。
说明书
一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理技术领域，特别涉及一种生物滤柱反应器处理低浓度含氮废水时实现快滤模式厌氧氨氧化的运行方法。
背景技术
在传统的污水处理厂中，通常采用生物硝化-反硝化去除废水中的氮以避免过量氮排放进入附近的接纳水体中。硝化-反硝化过程的脱氮效率(NRE)由进水中有机碳与氮(C/N)的比值决定，如果进水碳源有限，则氮去除性能将受到显著影响。采用传统的硝化-反硝化来处理城市污水时，反硝化处理过程经常出现碳源短缺，为了满足氮排放要求，常需要增加碳源，并导致大量的额外成本。
厌氧氨氧化作为重要的自养脱氮工艺，在处理城市污水中，其与硝化/反硝化工艺相比，具有以下优点：(1)将节省一半的曝气能量，因为只有一半的氨氮需要被氧化成亚硝酸盐;(2)在脱氮过程中不需要消耗有机碳，很好地解决低C/N的问题且还有利于污水中有机物更多的回收;(3)厌氧氨氧化反应中释放出较少的温室气体，因为厌氧氨氧化细菌不是N2O的生产者，并且它可以利用CO2作为碳源来进行自养脱氮。且厌氧氨氧化工艺还具有脱氮效率高、污泥产率低且更少的空间需求的优点，因此，在自养脱氮工艺中，厌氧氨氧化被认为是一种有前途的替代方法。
目前采用厌氧氨氧化处理低氮废水时存在较多问题，如：抗氮负荷冲击能力差;出水不能达到城镇污水处理厂污染物排放一级A标准等。然而，脱氮率普遍较低且不稳定是厌氧氨氧化处理低氮废水时面临的最大问题，其往往导致大的反应器容积和不稳定的氮出水浓度。因此，寻求一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应器的启动及运行方法尤为重要。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应器的启动及运行方法，该方法可针对低浓度含氮废水，在生物滤柱反应器中采用向上连续流并逐级缩短水力停留时间的运行方式有效积累厌氧氨氧化菌，使反应器对氮负荷具有较强的抗冲击能力且具有稳定的高脱氮效能。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法，包括以下步骤：
步骤一：在生物滤柱反应器内接种具有一定活性的厌氧氨氧化絮状污泥，泵入NH4+-N和NO2--N总浓度为50-110mg/L的含氮模拟废水，控制含氮模拟废水中NO2--N与NH4+-N浓度比值为(1～1.32):1，在一定温度下静置36-72h;
步骤二：在低负荷下启动厌氧氨氧化反应器，连续泵入含氮模拟废水，控制含氮模拟废水中NO2--N与NH4+-N浓度比值在(1～1.32):1，水力停留时间为8-12h，当总氮去除率大于80%时，启动完成;
步骤三：随后在此负荷下继续运行，在总氮去除率大于85%的条件下稳定运行1-2个月;
步骤四：继续连续泵入含氮模拟废水，保持启动温度、进水NH4+-N与NO2--N浓度稳定的条件下，生物滤柱反应器的向上连续流，并逐级缩短反应器的水力停留时间，在高氮负荷下，总氮去除率仍能稳定达到85%以上，出水总氮浓度稳定在15mg/L以下。反应器内形成了颗粒污泥和挂在其中的有机悬浮填料上超过1.0mm厚的生物膜，即完成了快滤式厌氧氨氧化反应器中高效厌氧氨氧化菌的培养。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
进一步，所述含氮模拟废水包括氨氮、亚硝氮、常量元素和微量元素，所述氨氮以铵盐添加、亚硝氮以亚硝酸盐添加。
进一步，所述常量元素含有如下质量比的原料：
K2HPO4·2H2O 0.01g/L、CaCl2·2H2O 0.014g/L、MgSO4·7H2O 0.30g/L、KHCO30.40g/L。
进一步，所述微量元素包括在1L模拟废水中分别添加1mL微量元素I和1mL微量元素II;
微量元素I溶液：EDTA 5g/L、FeSO4·7H2O 5g/L;
微量元素II溶液：EDTA-2Na 15g/L、CuSO4·5H2O 0.25g/L、ZnSO4·7H2O 0.43g/L、NaMoO4·2H2O 0.22g/L、MnCl2·4H2O 0.99g/L、NiCl2·6H2O 0.19g/L、CoCl2·6H2O 0.24g/L、Na2SeO4·10H2O 0.21g/L、H3BO3 0.014g/L。
进一步，在28-32℃温度下静置36-72h。
进一步，所述步骤四中，逐步缩短反应器的水力停留时间，从8-12h按一定梯度逐步缩短至16min。
进一步，步骤四中，生物滤柱反应器的向上连续流上升流速为0.05～1.8m/h。
进一步，步骤四中，逐级缩短反应器的水力停留时间，最终在氮负荷为4.86kgN/m3·d时，总氮去除率稳定达到85%以上，出水总氮稳定在15mg/L以下。
相应地，本发明上述方法采用的反应器生物滤柱反应器的高径比(H/D)为6～10，其中填充轻质有机悬浮填料填充比为100%。
本发明具有以下有益效果：
本发明中采用的模拟废水中NH4+-N和NO2--N总浓度始终维持在50-110mg/L且NO2--N与NH4+-N浓度比值在(1～1.32):1之间。当氮负荷为4.86kgN/m3·d时，总氮去除率稳定达到85%以上，大约16-32min的水力停留时间出水总氮可稳定低于15mg/L。在这种生物滤柱反应器中逐步缩短HRT的方式导致反应器中上升流速为0.05-1.80m/h，形成了颗粒污泥和挂在其中的有机悬浮填料上超过1.0mm厚的生物膜，积累了大量厌氧氨氧化菌，使得反应器在处理低氮废水时对氮负荷具有较强的抗冲击能力且稳定的高脱氮效能。（发明人王怡;卢欣欣;黄小钟;赵珂鑫）